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IBMS在現(xiàn)代有機(jī)建筑中應(yīng)用分析

IBMS在現(xiàn)代有機(jī)建筑中應(yīng)用分析

所謂的有機(jī)建筑是指適應(yīng)環(huán)境的自然建筑,,是其基地環(huán)境的產(chǎn)物,,建筑的形成、構(gòu)成及其與之有關(guān)的任何問題的解決,,都根據(jù)其內(nèi)在因素來思考,,力求與環(huán)境融為一體,,甚至成為環(huán)境的一部分。它屬于現(xiàn)代建筑運(yùn)動中的一個派別,,其代表人物是美國的著名建筑師F.L.萊特,。

目前,隨著現(xiàn)代化建筑技術(shù),、控制技術(shù),、計算機(jī)技術(shù)以及通信技術(shù)等的迅猛發(fā)展,產(chǎn)生了一個新的學(xué)科領(lǐng)域,,即智能建筑技術(shù),。當(dāng)前,對這項(xiàng)技術(shù)的研究越來越廣泛和深入,,其應(yīng)用也越來越廣,。其中IBMS系統(tǒng)是建筑智能化系統(tǒng)的關(guān)鍵部分,本文將結(jié)合已有研究對現(xiàn)代有機(jī)建筑中的IBMS應(yīng)用進(jìn)行分析,。

QQ截圖20220701174631.jpg

1 有關(guān)IBMS的概述

所謂的BMS全稱Intelligent Building Management System,,中文名叫智能化集成系統(tǒng),是指在BAS的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步的與通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更高一層的建筑集成管理系統(tǒng),。是通過中央的計算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對樓宇內(nèi)的變配電、換熱站,、中央冷凍站,、空調(diào)機(jī)組、電梯,、照明,、變排風(fēng)機(jī)組、安防系統(tǒng)等機(jī)電設(shè)備和區(qū)域進(jìn)行分散控制和集中檢測,、管理的綜合性監(jiān)控系統(tǒng),。能夠?qū)怯顑?nèi)的設(shè)備進(jìn)行自動監(jiān)視、自動操作及自動調(diào)節(jié),,以適應(yīng)樓宇內(nèi)部環(huán)境的不斷變化,,當(dāng)這些設(shè)備出現(xiàn)問題時能自動報警,并且能記錄設(shè)備變化的趨勢,,對設(shè)備的操作和維修提供極大的便利,,從而能提高管理水平,,極大地節(jié)約了能源和人工成本,。總得來說,,IBMS系統(tǒng)的優(yōu)勢有以下幾點(diǎn),。

1.1 節(jié)約水,、電能耗

IBMS系統(tǒng)利用計算機(jī)系統(tǒng)對樓宇內(nèi)的給排水系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)測和控制,對樓內(nèi)的用水進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)配,,合理地提高水資源的利用率及循環(huán)使用率,,減少市政的供水量以及污水排放量,從而有效地達(dá)到節(jié)約水資源消耗的目的,。

同樣地,,IBMS系統(tǒng)對樓宇內(nèi)的機(jī)電設(shè)備也是通過計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和管理,對大樓內(nèi)的設(shè)備用電情況進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配,,從而盡量實(shí)現(xiàn)建筑用電負(fù)荷的最小化,,最大限度地減少電能消耗,以避免不必要的電能浪費(fèi),。通常情況下,,建筑采用IBMS系統(tǒng)可以減少15%~20%的電能消耗。

1.2 節(jié)省人工成本

因?yàn)镮BMS系統(tǒng)對樓宇內(nèi)的設(shè)備采用計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行集中控制,,因此,,使用時可以減少大量的設(shè)備操作人員和維護(hù)人員,并因?yàn)樽钥叵到y(tǒng)能對設(shè)備變化趨勢進(jìn)行記錄,,出現(xiàn)問題時自動報警,,從而能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備出現(xiàn)的問題。如果建筑物沒有采用IBMS系統(tǒng),,則設(shè)備的運(yùn)行,、維護(hù)以及保養(yǎng)都需要通過人工操作來完成,這就要求配備大量的人員,。因此,,建筑物采用IBMS系統(tǒng),上述工作均可由預(yù)先設(shè)計的程序來自動完成,,可以減少大約65%的設(shè)備操作和維護(hù)人員,,大量地減少了人員配備,不僅減少了人工成本,,還可以避免由于人員眾多而引起的一系列管理問題,。

1.3 延長設(shè)備的使用年限

建筑物采用IBMS系統(tǒng)后,各項(xiàng)設(shè)備的運(yùn)行情況都處在計算機(jī)系統(tǒng)的完全監(jiān)控之下,,IBMS系統(tǒng)不但能提供設(shè)備運(yùn)行趨勢的完整變化記錄,,還能定期打印設(shè)備的保養(yǎng)、維護(hù)等的通知單,,提醒維護(hù)人員對設(shè)備進(jìn)行及時保養(yǎng),,從而可以有效延長各項(xiàng)設(shè)備的使用壽命,降低運(yùn)行費(fèi)用,。

1.4 有效保證建筑及人員安全

建筑物采用IBMS系統(tǒng)除了上面的優(yōu)點(diǎn)之外,,還因其將建筑物內(nèi)的安防系統(tǒng)和停車管理系統(tǒng)等進(jìn)行統(tǒng)一管理,,并同消防報警系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng),不但有效提高了建筑物的管理水平及管理效率,,減少了各個環(huán)節(jié),、部門之間的協(xié)調(diào),還有效保證了建筑及建筑物內(nèi)人員的安全,。

2 現(xiàn)代有機(jī)建筑中IBMS系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)

現(xiàn)代有機(jī)建筑中的IBMS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要分為集散式和現(xiàn)場總線式這兩種,。所謂的集散式即DCS(Distributed Control System),它是通過兩層網(wǎng)絡(luò)對三個層級的設(shè)備進(jìn)行控制的一種結(jié)構(gòu)形式,,具有集中管理,、分散控制的特征,這種結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用較為普及,。系統(tǒng)中央管理工作站是集散式控制結(jié)構(gòu)的核心,,它主要包括中央管理工作站、網(wǎng)絡(luò)總線,、現(xiàn)場控制器(包括人機(jī)交互平臺和控制處理中心),、傳感器、變送器以及電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)等多個部分,。

而現(xiàn)場總線式即FCS(Fidlebus Control System),,是指將有機(jī)建筑中的現(xiàn)場受控設(shè)備的儀器、儀表,、現(xiàn)場總線及控制計算機(jī)這三部分組成的一種現(xiàn)場總線控制的結(jié)構(gòu)形式,,現(xiàn)場總線控制技術(shù)是它的核心,其特點(diǎn)為實(shí)時,、便捷,、穩(wěn)定、價格低廉等等,,能彌補(bǔ)集散式的不足,。當(dāng)前主流的IBMS系統(tǒng)大部分采用這種結(jié)構(gòu)形式。

3 現(xiàn)代有機(jī)建筑中的設(shè)備監(jiān)控

根據(jù)現(xiàn)代有機(jī)建筑的特點(diǎn),,與傳統(tǒng)的監(jiān)控范圍相結(jié)合,,現(xiàn)代有機(jī)建筑中IBMS系統(tǒng)的監(jiān)控內(nèi)容應(yīng)包括電氣系統(tǒng)、空調(diào)與通風(fēng)系統(tǒng),、給排水系統(tǒng)等的監(jiān)控,,具體情況有以下幾點(diǎn)。

3.1 電氣系統(tǒng)監(jiān)控

3.1.1 變配電系統(tǒng)的監(jiān)控

IBMS系統(tǒng)中對變配電系統(tǒng)的監(jiān)控內(nèi)容主要有:

1)對變配電系統(tǒng)運(yùn)行時的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測,;

2)對變配電系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測,,若發(fā)現(xiàn)異常自動發(fā)出警報,并顯示發(fā)生異常的位置及參數(shù);

3)對樓內(nèi)的所有用電設(shè)備的用電量進(jìn)行統(tǒng)計,,進(jìn)行電費(fèi)的計算和管理,并通過對用電量的時間與區(qū)域分布進(jìn)行分析繪制樓內(nèi)的用電負(fù)荷曲線圖,;

4)建立管理電氣設(shè)備檢修與保養(yǎng)記錄的設(shè)備檔案,。根據(jù)變配電系統(tǒng)的監(jiān)控內(nèi)容可以得知其應(yīng)監(jiān)測的參數(shù)如下:進(jìn)線的開關(guān)狀態(tài)、電壓,、電流,、功率因素、跳閘報警,;主要出現(xiàn)的電流,、電量、電壓,、功率因素,;母聯(lián)開關(guān)的狀態(tài)及故障信號;柴油發(fā)電機(jī)的電流,、電壓,、開關(guān)狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài),、故障報警等等,。

3.1.2 照明系統(tǒng)的監(jiān)控

照明監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控的主要內(nèi)容有公共區(qū)域的照明、室外的泛光照明,,監(jiān)控各個照明回路的運(yùn)行狀態(tài)等等,,系統(tǒng)每天按照預(yù)先的時間程序進(jìn)行照明系統(tǒng)的開關(guān)控制,但對建筑內(nèi)部的房間以及辦公室等的照明不作監(jiān)控,。

3.1.3 電梯系統(tǒng)的監(jiān)控

由于電梯系統(tǒng)大多是由電梯廠家設(shè)計的獨(dú)立的控制系統(tǒng),,因此IBMS系統(tǒng)對于電梯系統(tǒng)只進(jìn)行監(jiān)視不作任何控制,電梯系統(tǒng)須通過標(biāo)準(zhǔn)接口和網(wǎng)關(guān)將有關(guān)電梯的運(yùn)行狀態(tài),、故障警報,、開列歷史記錄以及維護(hù)和保養(yǎng)清單等內(nèi)容傳至IBMS系統(tǒng)。

3.2 空調(diào)與通風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)控

3.2.1 空調(diào)冷熱源系統(tǒng)的監(jiān)控

對空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控包括空調(diào)冷源系統(tǒng)監(jiān)控和空調(diào)熱源系統(tǒng)監(jiān)控,??照{(diào)冷源系統(tǒng)監(jiān)控應(yīng)根據(jù)其所監(jiān)測到的參數(shù)計算整棟建筑物的空調(diào)負(fù)荷,以此對空調(diào)冷凍機(jī)組進(jìn)行群控,,其監(jiān)控的主要內(nèi)容有:對冷水機(jī)組的進(jìn)水口和出水口的冷凍水溫度進(jìn)行檢測,;對集水器和分水器的供水溫度進(jìn)行測量;對冷凍水的供回水流量和溫度進(jìn)行檢測,;對分水器和集水器的壓力壓差進(jìn)行測量等,。

空調(diào)熱源系統(tǒng)監(jiān)控的主要內(nèi)容有:監(jiān)控板式換熱器及水泵狀態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)和故障報警;對集水器進(jìn)出口的熱水溫度進(jìn)行測量,;控制熱水循環(huán)泵的交替運(yùn)行,;對水流開關(guān)狀態(tài)的監(jiān)控,;對測量參數(shù)的實(shí)時顯示并轉(zhuǎn)換成動態(tài)圖像等。

3.2.2 空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)控

IBMS系統(tǒng)對本系統(tǒng)的監(jiān)控內(nèi)容有:對空調(diào)新風(fēng)和傳感器各項(xiàng)參數(shù)的監(jiān)控,;對過濾網(wǎng)兩側(cè)壓差的監(jiān)測,、對送風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及故障進(jìn)行監(jiān)測;對送風(fēng)機(jī)啟停開關(guān)進(jìn)行控制,;對新風(fēng)門的開度進(jìn)行控制,;對循環(huán)水管道冷/熱水閥門開度進(jìn)行調(diào)節(jié);對送風(fēng)風(fēng)速進(jìn)行檢測等等,。

3.3 送排風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)控

本系統(tǒng)監(jiān)控內(nèi)容主要有:對送排風(fēng)系統(tǒng)的手動/自動狀態(tài),、運(yùn)行狀態(tài)以及故障報警等的監(jiān)測;對送排風(fēng)機(jī)的開關(guān)控制,;對送排風(fēng)機(jī)的風(fēng)速的監(jiān)測,;對測量參數(shù)進(jìn)行動態(tài)實(shí)時顯示并轉(zhuǎn)化為動態(tài)圖像。

3.4 給排水系統(tǒng)監(jiān)控

本系統(tǒng)監(jiān)控內(nèi)容主要有:監(jiān)測系統(tǒng)水流狀態(tài),;監(jiān)測潛污泵,、中水泵、生活水泵等的運(yùn)行狀態(tài),、故障報警及手動/自動狀態(tài),,并控制其啟停;對集水坑的高,、低和報警液位進(jìn)行監(jiān)測,;監(jiān)測水泵的運(yùn)行時間;監(jiān)測屋頂水箱,、生活水池和水箱,、中水水箱以及消防水池的高、中,、低水位,;泵故障時自動投切備用泵等等。

3.5 監(jiān)測建筑表面的溫度

其監(jiān)控的內(nèi)容主要是保溫墻體的內(nèi)表面和外表面的溫度,、種植屋面的內(nèi)表面和外表面的溫度,、非種植屋面的內(nèi)表面和外表面的溫度、節(jié)能窗玻璃的內(nèi)表面和外表面的溫度,、節(jié)能窗窗框的內(nèi)表面和外表面的溫度等等,。

4 現(xiàn)代有機(jī)建筑的IBMS系統(tǒng)的節(jié)能控制方案

因?yàn)椴煌ㄖ锏氖覂?nèi)外環(huán)境及設(shè)備的使用情況有所不同,所以IBMS系統(tǒng)的控制策略應(yīng)從節(jié)能以及舒適的角度出發(fā),,根據(jù)樓宇內(nèi)機(jī)電設(shè)備之間存在的內(nèi)在聯(lián)系,,實(shí)現(xiàn)對整個樓宇系統(tǒng)的連鎖控制。并應(yīng)根據(jù)從各個計量系統(tǒng)取得的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,以此來制定設(shè)備維護(hù)計劃,,優(yōu)化系統(tǒng)控制的參數(shù),,從而實(shí)現(xiàn)在機(jī)電設(shè)備正常及穩(wěn)定運(yùn)行的前提下,實(shí)現(xiàn)最大可能地節(jié)省能源,,從而降低其運(yùn)行及維護(hù)的成本,。

4.1 提高建筑物室內(nèi)溫度和濕度控制的精度

沒有采用IBMS系統(tǒng)的建筑,往往會出現(xiàn)夏季建筑物室內(nèi)溫度過低,,冬季室內(nèi)溫度過高的現(xiàn)象,這不僅造成對能源的浪費(fèi),,對于人體的健康也是非常不利的,。而采用IBMS系統(tǒng)的建筑可以按照預(yù)先的設(shè)定對室內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行自動調(diào)節(jié),還能根據(jù)室外溫度及濕度的實(shí)時變化和四季變幻等來改變其室內(nèi)的溫度及濕度的設(shè)定,。進(jìn)而滿足人們對室內(nèi)溫度及濕度的需求,,更充分地發(fā)揮空調(diào)應(yīng)有的功能??照{(diào)系統(tǒng)溫度和濕度控制的精度越高,,人體的舒適性就越好,更重要的是還能節(jié)省能源消耗,,一舉多得,。

4.2 新風(fēng)量控制

我國地處北半球的中緯度地區(qū),大部分地區(qū)夏季高溫多雨,,冬季寒冷而干燥,,春季和秋季短促,因此,,應(yīng)在適當(dāng)條件下大量使用新風(fēng),,以實(shí)現(xiàn)既不犧牲舒適性還能節(jié)省能源消耗的目的。

建筑物內(nèi)每人都應(yīng)有一定的新風(fēng)量才能滿足衛(wèi)生要求,,然而,,新風(fēng)量獲取過多會增加能源消耗。因此應(yīng)在滿足室內(nèi)衛(wèi)生要求的基礎(chǔ)上控制新風(fēng)量,,其節(jié)能效果很是顯著,,具體措施有以下幾種:

1)根據(jù)室內(nèi)允許的二氧化碳的濃度來確定新風(fēng)量。就是根據(jù)室內(nèi)或者回風(fēng)中二氧化碳的濃度,,對新風(fēng)量進(jìn)行自動調(diào)節(jié),,從而確保室內(nèi)空氣的新鮮度;

2)通過在房間安裝壓力傳感器,,據(jù)此來控制房間的正壓(一般為50~100 kPa),,防止外界環(huán)境中的空氣進(jìn)入室內(nèi),保持房間的潔凈度,保持系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,。

4.3 春季和秋季過渡控制模式

這種模式以室外的日平均氣溫或氣候狀況作為判斷依據(jù)來進(jìn)行人工切換,。這個時候,冷凍站和換熱站的運(yùn)行已經(jīng)停止,,是通過將外部空氣和室內(nèi)空氣進(jìn)行混合來對室內(nèi)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié),,以此來達(dá)到節(jié)約能源消耗的目的。比如,,秋季過渡控制模式就是采用夜間吹掃的方式,,將室外的涼爽空氣帶入房間以凈化室內(nèi)空氣,并且散發(fā)房間余熱,。

5 結(jié)束語

IBMS系統(tǒng)是現(xiàn)代有機(jī)建筑的重要組成部分,,它的設(shè)計涉及建筑設(shè)計、工程技術(shù),、計算機(jī)技術(shù),、管理等多個領(lǐng)域的專業(yè)知識,且各個方面都是獨(dú)立的知識結(jié)構(gòu)體系,。IBMS系統(tǒng)在現(xiàn)代有機(jī)建筑的應(yīng)用,,不僅能對建筑物中的各種機(jī)電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控,提高控制的精度,,還能降低人工成本和能源消耗,,確保建筑物的安全運(yùn)轉(zhuǎn),為人們營造一個安全,、舒適,、高效及節(jié)能的環(huán)境。

目前,,國內(nèi)有關(guān)現(xiàn)代有機(jī)建筑的研究較少,,通過有機(jī)建筑標(biāo)識認(rèn)證的項(xiàng)目寥寥無幾,其市場發(fā)展的潛力大,。在當(dāng)前社會大力提倡低碳環(huán)保和節(jié)能減排的大背景下,,IBMS系統(tǒng)在現(xiàn)代有機(jī)建筑中的應(yīng)用將越大越廣,其發(fā)展前景不容小覷,。

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